Industrijsko področje ima veliko aplikacij senzorjev, zaznavanje temperature, zaznavanje tlaka, zaznavanje vlažnosti itd. Zaradi zahtevnejšega okolja na industrijskem področju pa tudi delovanje senzorjev predstavlja veliko izzivov, na primer senzorji NTC morajo biti v okolju z visoko-temperaturo za merjenje temperature, vendar morajo tudi zanesljivo dokončati funkcijo zaščite vezja.
V industrijskih scenarijih imajo ti različni senzorji kakšen učinek in na kaj je treba biti pozoren?
Industrijske NTC aplikacije
Z vidika industrijske uporabe lahko rečemo, da je NTC zelo širok spekter aplikacij, kot so nekatera vezja za pretvorbo električne energije, UPS, pogoni, nadzorne omare in detektorji požara itd. Pri pretvorbi moči je pogostejše porazdeljeno spremljanje temperature IGBT. Zaradi uporabe IGBT, MOSFET teh naprav pretvorba moči vključuje AC/DC, DC/DC, DC/AC se bodo ti procesi segrevali, to toploto je treba spremljati, da preprečite poškodbe IGBT, MOSFET zaradi pregrevanja.
Pri porazdeljenem nadzoru temperature IGBT je najpogostejša aplikacija NTC nameščena na hladilno telo plošče PCB, ki je zelo enostavna za namestitev in jo je mogoče pritrditi z vijaki. Na splošno se v tej aplikaciji uporabljajo -privijačeni NTC-ji, kar olajša uvajanje in omogoča prilagojene zasnove senzorjev na podlagi dolžine žice, potem ko je sprednji del pritrjen z vijačnim obročem. V tej aplikaciji je treba NTC zatesniti z ohišjem s kovinsko nalepko, da se zagotovi dobra toplotna vezava NTC. Na splošno je mogoče visokotemperaturno odpornost NTC 125 stopinj prilagoditi večini aplikacij, če pa ima industrijski scenarij strožje zahteve glede visoke temperature, je treba sondo senzorja okrepiti.
V kombinaciji s praktičnimi primeri uporabe bo scenarij imel nekaj drugačnih zahtev za spremljanje temperature. Na primer, v sistemu UPS mora NTC spremljati temperaturo vsaj treh lokacij, ena je v hladilnem odvodu zunaj za spremljanje temperature usmernika in pretvornika; drugi je v BMS za spremljanje temperature BMS, zlasti za spremljanje litij-ionskih baterij, ker litij-ionske baterije niso toplotno-odporne, in skoraj vsako temperaturo baterije za spremljanje, da se zagotovi, da se BMS ne bo pregrel; tretji je spremljanje temperature celotnega sistema UPS znotraj omare, kar zahteva uporabo NTC za spremljanje temperature. Tretjič, temperatura celotnega sistema UPS se spremlja znotraj omare, število NTC-jev, ki jih je treba uporabiti, pa je odvisno od velikosti UPS-a.
V teh aplikacijah za pretvorbo električne energije je trend modularizacije zelo očiten, da bi bili v skladu s tem trendom NTC pri načrtovanju in izdelavi je treba veliko pozornosti nameniti mestu. Najprej je treba uporabiti polprevodniški postopek sintranja in lepljenja za priključitev NTC-jev čipov na ploščo. Da bi povečali toplotno učinkovitost NTC, bodo nekateri proizvajalci uporabili tudi tehnologijo sitotiska za izvedbo premaza, da bi zagotovili zanesljivost industrijskega obdobja visokih temperatur. Te povezljive čipe NTC je mogoče namestiti neposredno na IPM za merjenje temperature v bližini IGBT, in ker so pritrjeni neposredno na ploščo, imajo odlične termične lastnosti sklopitve.
Zaznavanje tlaka v industriji
Druga pomembna kategorija aplikacij za zaznavanje so senzorji tlaka. Obstaja veliko industrijskih aplikacij, ki uporabljajo hidravlično ali pnevmatsko opremo, ki zahteva tlačne senzorje za nadzor tlaka plinov in tekočin. Silicijev piezorezivni element za zaznavanje tlaka se pogosto uporablja v industrijskih scenarijih zaznavanja tlaka, princip delovanja je pravzaprav Wheatstonov most, ko tlak plina ali tekočine deluje na diafragmo elementa, tako da se membrana deformira, več uporov povzroči deformacijo, kar ima za posledico izhod različnih izhodov, nato pa določi velikost izhoda, da določi velikost tlaka.
Merjenje tlaka je razdeljeno na več vrst tlaka, nekateri merijo nadtlak, nekateri merijo zadnjo stran absolutnega tlaka, nekateri merijo sprednjo stran absolutnega tlaka, vsaka vrsta meritev ima drugačno merilno območje. Upoštevati je treba, da je nekaj izmerjenega telesa jedko, zato je treba izbrati jedro,-napolnjeno z oljem, to pomeni, da je čip vkapsuliran v jedro, napolnjeno-olje, nato pa celotno jedro v senzor tlaka, da se izognete neposrednemu stiku s korozijo komponente izmerjenega telesa, kar povzroči poškodbe. Pravzaprav je tukaj povezano tudi z izbiro podložnega stekla, merilni tlak, zadnji absolutni tlak, sprednji absolutni tlak, pri katerem je treba izbrati izbiro podložnega stekla, niso enaki.
Zmožnost nadtlaka senzorja tlaka je zelo intuitivna, da bi povečali sposobnost nadtlaka, jo je mogoče doseči z zmanjšanjem prostornine votline ali povečanjem vezne površine silicijevega stekla. Ta izboljšava je pomembna in lahko včasih podvoji zmogljivost nadtlaka naprave.
Aluminijasti elektrolitski kondenzatorji za industrijske pretvornike
Uporabo pretvornikov lahko najdemo povsod na industrijskem področju, tako za doseganje varčevanja z energijo kot za zmanjšanje izgub motorja, s čimer se podaljša življenjska doba motorja. Inverterski del frekvenčnega pretvornika bo med modulacijo ustvaril veliko valovanje, absorpcijo in sproščanje energije med procesom modulacije pa mora podpirati zadostna kapacitivnost DC-LINK.
Aluminijasti elektrolitski kondenzatorji so pogosta izbira v industrijskih razsmernikih, vemo, da obstaja vrsta kondenzatorjev v družini kondenzatorjev, največja značilnost aluminijastih elektrolitskih kondenzatorjev pa je največja kapaciteta na enoto prostornine in najnižji strošek na enoto zmogljivosti, zaradi teh dveh značilnosti je prva izbira za industrijske pretvornike. Bodite pozorni na nazivno napetost štirijedrnega inverterskega kondenzatorja, ki mora rezervirati varnostno rezervo, običajno rezervirano od 5 % do 10 %, nekaj na vrhuncu osnove plus 50 V ali celo več.
Servo pretvorniki so podobni-pretvornikom za splošne namene, a ker se servo pretvorniki odzivajo hitreje in natančneje, zahtevajo večje zahteve glede preobremenitvene zmogljivosti. Zato bodo imeli aluminijasti elektrolitski kondenzatorji, ki se uporabljajo v servo pretvornikih, višjo nazivno napetost kot isti tip-pretvornikov za splošno rabo, ta zahteva pa je v industriji znana kot zahteva po hitrem polnjenju/praznjenju. Trenutna industrija nima skupnega standarda za hitro polnjenje in praznjenje, vendar bo v bistvu morala izpolnjevati naslednje pogoje, za kondenzatorje tipa bullhorn, diferenčna napetost polnilne in praznilne napetosti do 150 V, frekvenca 6 Hz, da bi lahko izpolnili 50 milijonov ciklov, za diferenčno napetost kondenzatorja tipa bolt- je prav tako do 150 V, frekvenca 3 Hz, da bi izpolnili 20 milijonov ciklov. Preprosto povedano, splošni inverterski 220V aluminijasti elektrolitski kondenzatorji, ki se uporabljajo pri 400V, medtem ko je isti servo potreben v primeru 450V.
Povzetek
Procesna industrija ima veliko skupino strojev ali sistemov in medsebojnih povezav, ki so odvisni od senzorjev za pravilno delovanje, senzorji v industrijskih aplikacijah pa igrajo ključno vlogo. Ti senzorji morajo biti izbrani tako, da upoštevajo stroge zahteve industrijskega okolja in morajo biti dovolj zanesljivi, da odpravijo mrtve točke v tovarniškem procesu in tako dosežejo visokokakovostno proizvodnjo.